STM32F4使用free函数后，内存没有真正收回，还保留着

zirong0804 · 发表于 2020-5-23 08:37:25

本帖最后由 zirong0804 于 2020-5-23 10:33 编辑

从以下程序可以看出：

1-用free释放一片内存之后，操作系统可能不会真正的收回，当你下一次用malloc分配内存的时候如果大小刚好，它会把你刚释放掉的内存分配给你。如何避免这问题？

程序目的：想对inputhead和inputrod这两个数据分别使用Filter和REfilter函数滤波，两者互不干扰

问题根源（在找解决方式）：
这个两个指针的地址每次都一样，导致值互相使用，*Memory_Buffer  和 *REMemory_Buffer。
IIR滤波算法需要依赖上次的中间结果，这两个指针分别用于保存对inputhead和inputrod数据滤波的中间结果，而现在他们地址一样，导致指针指向的内容互相利用，没有独立开来

Filter函数中定义指针
float *Memory_Buffer = (float *)malloc(sizeof(float) * (Norder+1));
REfilter函数中定义指针
float *REMemory_Buffer = (float *)malloc(sizeof(float) * (RE_N+1));
因为需要保存上次执行中间结果，所以不能使用memset函数对这两个指针清零

2-程序简化如下：
#define N 2
#define Cutoff  (float)2
...
while(1)
{
...
inputhead = ...  //inputhead值在while循环内每次更新，每次不一样
inputrod =  ...  //inputrod值在while循环内每次更新，每次不一样
...
Filter(N, Cutoff, inputhead);
REfilter(N, Cutoff, inputrod);
}

zirong0804 · 发表于 2020-5-23 08:39:39

本帖最后由 zirong0804 于 2020-5-23 08:44 编辑

网上解释：这个跟C函数库的实现机制有关。free释放的内存并不会立刻、完全交回给系统。通常的实现是，malloc并不是每次都找内核要（因为找内核要比较慢），实际上是一次要一堆，然后再按需分配给你，因此每次free并不一定能保证把那次向内核申请的内存都不需要了。此外，即便是free了，很有可能程序很快还要申请，保留也是为了提高效率。
可是我需要它每次都重新分配内存不一样，至少保证az，REaz 这些变量地址不一样

wye11083 · 发表于 2020-5-23 08:48:50

zirong0804 发表于 2020-5-23 08:39
网上解释：这个跟C函数库的实现机制有关。free释放的内存并不会立刻、完全交回给系统。通常的实现是，mallo ...

为啥要地址不一样，你入魔症了？只要能正常访问不得了？

wudicgi · 发表于 2020-5-23 09:05:49

wye11083 发表于 2020-5-23 08:48
为啥要地址不一样，你入魔症了？只要能正常访问不得了？

+1

一般 free() 里只会对内存块做个空闲标记，之后分配空间时不一定就会马上用到这个块
除了每次分配空间大小不固定外，空闲块有时还需要合并，完全不可能给你保证分配空间的位置

这种一般是要求本身就不合理，实在不行就只能自己实现一个 heap 管理了

wye11083 · 发表于 2020-5-23 09:10:20

本帖最后由 wye11083 于 2020-5-23 09:11 编辑

wudicgi 发表于 2020-5-23 09:05
+1

一般 free() 里只会对内存块做个空闲标记，之后分配空间时不一定就会马上用到这个块

从效率上考虑，做内存合并所花的时间非常少，只需要往前看一次，再往后看一次（内存分配块的前后都有相应的分配信息），所以通常都应该是立即合并的。具体实现我还真做过测试，在32位程序上连续创建1.95GB的1M块，隔一个释放一个，再申请一个2MB的块就失败了，但是如果连续释放一批是可以立刻重新创建1.9GB的超大块。

还有一点，所有的new/delete似乎都会调用到系统内核，因为我也实测过，I5机器每秒撑死了new/delete 1000000次左右。考虑到内存访问~100ns延时，剩下的~900ns只可能被系统内核给吃了。

zirong0804 · 发表于 2020-5-23 09:11:56

wye11083 发表于 2020-5-23 08:48
为啥要地址不一样，你入魔症了？只要能正常访问不得了？

谢谢！因为需要对inputhead和inputrod这两个数据分别使用Filter和REfilter函数滤波，两者互不干扰

zirong0804 · 发表于 2020-5-23 09:15:08

wye11083 发表于 2020-5-23 09:10
从效率上考虑，做内存合并所花的时间非常少，只需要往前看一次，再往后看一次（内存分配块的前后都有相应 ...

谢谢经验分享，目前需要在stm32f407解决这问题

wudicgi · 发表于 2020-5-23 09:22:35

zirong0804 发表于 2020-5-23 09:15
谢谢经验分享，目前需要在stm32f407解决这问题

嵌入式平台应该也差不多的，MicroLIB 不知道它的具体实现，但像 FreeRTOS 的 heap_4.c, 每次 vPortFree() 释放完一块内存后会把它放到 freelist 中
freelist 是个按块起始地址排序的链表，插入后马上就会检查是否有相邻的空闲块可合并

wudicgi · 发表于 2020-5-23 09:26:43

另外 LZ 先确认一下，你说的要“两者互不干扰”有什么意义吗？
这种顺序执行的代码，也没有用到全局变量的话，本身这么调不会出什么问题呀

cloudboy · 发表于 2020-5-23 09:48:03

要不一样的两个空间那简单，直接申请两个啊

armstrong · 发表于 2020-5-23 10:21:30

这程序看着难受，两次if(!t)return t;都没有释放已申请的内存。

zirong0804 · 发表于 2020-5-23 10:26:43

wudicgi 发表于 2020-5-23 09:26
另外 LZ 先确认一下，你说的要“两者互不干扰”有什么意义吗？
这种顺序执行的代码，也没有用到全局变量的 ...

找到问题根源，在找解决方式：
这个两个指针的地址每次都一样，导致值互相使用，*Memory_Buffer 和 *REMemory_Buffer。
IIR滤波算法需要依赖上次的中间结果，这两个指针分别用于保存对inputhead和inputrod数据滤波的中间结果，而现在他们地址一样，导致指针指向的内容互相利用，没有独立开来

Filter函数中定义指针
float *Memory_Buffer = (float *)malloc(sizeof(float) * (Norder+1));
REfilter函数中定义指针
float *REMemory_Buffer = (float *)malloc(sizeof(float) * (RE_N+1));
因为需要保存上次执行中间结果，所以不能使用memset函数对这两个指针清零

zirong0804 · 发表于 2020-5-23 10:27:31

本帖最后由 zirong0804 于 2020-5-23 10:29 编辑

armstrong 发表于 2020-5-23 10:21
这程序看着难受，两次if(!t)return t;都没有释放已申请的内存。

你说的对，改
if(!t)
{
free(as);
free(bs);
free(Memory_Buffer);
return t;
}
目前找到问题根源，在找解决方式：
这个两个指针的地址每次都一样，导致值互相使用，*Memory_Buffer 和 *REMemory_Buffer。
IIR滤波算法需要依赖上次的中间结果，这两个指针分别用于保存对inputhead和inputrod数据滤波的中间结果，而现在他们地址一样，导致指针指向的内容互相利用，没有独立开来

Filter函数中定义指针
float *Memory_Buffer = (float *)malloc(sizeof(float) * (Norder+1));
REfilter函数中定义指针
float *REMemory_Buffer = (float *)malloc(sizeof(float) * (RE_N+1));
因为需要保存上次执行中间结果，所以不能使用memset函数对这两个指针清零

armstrong · 发表于 2020-5-23 10:38:49

zirong0804 发表于 2020-5-23 10:27
你说的对，改
if(!t)
{

对于你这样的业务代码，我是没心思去看明白的。内存申请了就应该释放，而且要完整释放；你修改之后还是少释放了几个。
要我说点业务部分感受，我觉得你的设计是错误的。明明有更好的办法，为什么要用这么奇葩的做法呢？别人是不会遇到的。

zirong0804 · 发表于 2020-5-23 10:46:33

armstrong 发表于 2020-5-23 10:38
对于你这样的业务代码，我是没心思去看明白的。内存申请了就应该释放，而且要完整释放；你修改之后还是少 ...

恩，内存释放问题，刚才代码修改只贴出部分，谢谢

chunjiu · 发表于 2020-5-23 10:50:50

这是 C 的 free 机制，定下来的，除非你自己重新做一个特制的 C 编译器。

你的问题没必要来回分配和释放，只要一次性申请几个足够大的 buffer ，用几个标志位和几个指针就搞定了。

wye11083 · 发表于 2020-5-23 08:37:26

zirong0804 发表于 2020-5-23 10:26
找到问题根源，在找解决方式：
这个两个指针的地址每次都一样，导致值互相使用，*Memory_Buffer 和 *REM ...

你需要的是全局指针，初始为空时申请一次，中间不再释放。否则你的代码不可能达到你想要的效果，因为你每次用完就释放了。

redroof · 发表于 2020-5-23 11:27:52

wye11083 发表于 2020-5-23 09:10
从效率上考虑，做内存合并所花的时间非常少，只需要往前看一次，再往后看一次（内存分配块的前后都有相应 ...

那是你的编译器的问题。
没有人规定malloc究竟是怎么执行。是直接调用操作系统的内存分配器，还是在用户程序里面自己维护一个小的内存池。
你测到的好像是VC的默认实现，他是直接调用系统HeapAlloc的。
其他的C编译器不会这么做。这么做的效率很低。
比如BCB就是自己内部维护了内存池，平常不轻易调用系统的内存分配函数，这样速度比VC快很多倍。我实测过。

至于单片机，根本没有“系统”这个概念。你free一块内存，只代表让C库接下来可以把这一块内存分配给别处使用，其他的就没有了。
你自己有责任保证你不再使用被free了的内存，否则发生什么错误是你自己的事情。
通常的单片机上，free了的内存继续使用，在短时间内几乎肯定没问题，等这块内存下次被分配出去，然后在别处使用，覆盖了你现在使用的这个地方，出问题的时候早已经不在这个现场了，该你慢慢去查究竟错在哪里吧

如果没有特殊理由最好是静态分配所有内存，不要用这些动态内存分配函数。。。。

honami520 · 发表于 2020-5-23 11:48:33

这么简单的问题讨论这么久，你们不累吗？简单说就是STM32F407不能用free、malloc。这样申请的内存并不会释放掉。

网上野火、正点原子的例子里面有一个mymalloc.c .h的文件。用这个里面的函数去申请、释放，就可以了。

我这样回复，没办法直接发文件给你，你自己去搜索吧。

cantonguy · 发表于 2020-5-23 12:00:01

分配完想辦法清空那一片分配好的內存重新用

redroof · 发表于 2020-5-23 12:38:49

honami520 发表于 2020-5-23 11:48
这么简单的问题讨论这么久，你们不累吗？简单说就是STM32F407不能用free、malloc。这样申请的内存并不会释 ...

能用。标准就是这么说的。
它的实现是完全符合标准的，虽然你看起来有点怪。标准没说free要把被它释放的内存清空。只说free了以后可以被下次重新malloc分配岀来使用。
为了节约，free了都是不清内容的，反正malloc得到的内存也规定为没有初值。这俩是配合的。你malloc得到新的内存了得自己清空。就这么规定的。
你说你做了个特殊的分配函数替人在分配和释放的时候自动清空，那是你的做法，并不是可移植的。其它平台上malloc和free不会这样。
我也喜欢做个包装器在分配后自动清零，但这不叫malloc，得改个名，不然别人看到会误解的。

redroof · 发表于 2020-5-23 12:41:08

honami520 发表于 2020-5-23 11:48
这么简单的问题讨论这么久，你们不累吗？简单说就是STM32F407不能用free、malloc。这样申请的内存并不会释 ...

默认不清空的原因是C的原则，不为你用不到的功能付任何代价。很多人需要非零的初值，所以你强制清零就浪费了这些人的时间。

正点原子 · 发表于 2020-5-23 13:16:25

mcu的free只是标记内存块未被使用而已, 并不会对内存数据做任何处理.
你如果再申请一个一摸一样的大小的, 必定就是刚刚释放的那个.
建议你不要释放就好了...
或者释放之前, 自己清除一次内存数据, 再释放.

zirong0804 · 发表于 2020-5-23 13:45:11

本帖最后由 zirong0804 于 2020-5-23 13:46 编辑

正点原子发表于 2020-5-23 13:16
mcu的free只是标记内存块未被使用而已, 并不会对内存数据做任何处理.
你如果再申请一个一摸一样的大小的, ...

谢谢，
1-因为滤波需要利用上一次中间值，不可以清零
2-因为这个函数为子函数，需要被外部调用，尝试在子函数所在.c文件的头部使用malloc定义时（楼上提示的全局指针），提示出错
float *Memory_Buffer = (float *)malloc(12);
initializer element is not constant
3-尝试原子的内存管理章节

正点原子 · 发表于 2020-5-23 14:15:29

zirong0804 发表于 2020-5-23 13:45
谢谢，
1-因为滤波需要利用上一次中间值，不可以清零
2-因为这个函数为子函数，需要被外部调用，尝试在子 ...

额, 那就是不要释放, 全部用完再释放.
全局变量, 全局指针都是可以的.

foxpro2005 · 发表于 2020-5-23 15:27:03

redroof 发表于 2020-5-23 11:27
那是你的编译器的问题。
没有人规定malloc究竟是怎么执行。是直接调用操作系统的内存分配器，还是在用户 ...

比较认同你的观点，不过觉得LZ的做法有些奇葩，直接使用全局变量或者在初始化时申请好内存空间后不再释放，这样不是更好。

redroof · 发表于 2020-5-23 22:15:30

foxpro2005 发表于 2020-5-23 15:27
比较认同你的观点，不过觉得LZ的做法有些奇葩，直接使用全局变量或者在初始化时申请好内存空间后不再 ...

楼主的做法是很奇怪。
用户不能依赖内存分配器的行为，只能相信标准规定的那些特性。
其实个人感觉VC在调试状态的那种做法很好，可以让初学者彻底忘记任何对内存分配器的不切实际的假设:
你malloc得到的内存保证不是零，而是著名的烫烫烫或屯屯屯。你free一块内存，那里面的内容立刻变成0x feed（读音类似freed）
哈哈

wye11083 · 发表于 2020-5-24 08:23:48

redroof 发表于 2020-5-23 22:15
楼主的做法是很奇怪。
用户不能依赖内存分配器的行为，只能相信标准规定的那些特性。
其实个人感觉VC在调 ...

vc只有debug模式才会初始化成0xcc（这是个软件异常指令），释放时写成0xbad。release下不做任何修改。

redroof · 发表于 2020-5-24 09:10:44

wye11083 发表于 2020-5-24 08:23
vc只有debug模式才会初始化成0xcc（这是个软件异常指令），释放时写成0xbad。release下不做任何修改。 ...

就是啊，debug状态下见到这种数据，像楼主这样的就会放弃幻想了。老老实实自己去初始化。。。

limitedy · 发表于 2020-5-26 16:00:23

是不是堆的空间设置不对

STM32F4使用free函数后，内存没有真正收回，还保留着

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